Dans son livre, Beiträge zur Phytogenesis (Contributions à la phytogenèse, 1838, écrit pendant sa période comme professeur à l'Université d'Iéna), il examine les différentes parties constituant une plante et détermine qu’elles sont composées de cellules. Il affirme l’importance du noyau de la cellule découvert par le botaniste écossais Robert Brown (1773-1858) et son rôle dans la division cellulaire. Contrairement aux autres botanistes de l’époque, qui s’intéressaient principalement à la description d’espèces nouvelles et aux questions de taxinomie, Schleiden utilise principalement le microscope pour étudier les végétaux. C’est lui qui incite Carl Zeiss (1816-1888) à Iéna à produire des microscopes d’une façon industrielle.
Schleiden est l’un des premiers Allemands à adhérer aux thèses de Charles Darwin (1809-1882).
Il est notamment l’auteur de :
Beiträge zur Phytogenesis (1838).
Grundzüge der wissenschaftlichen Botanik (deux volumes, 1842-1843).
La plante et sa vie (leçons populaires de botanique(1859)
Grundzüge der wissenschaftlichen Botanik (1861).
Die Bedeutung der Juden für Erhaltung und Wiederbelebung der Wissenschaften im Mittelalter (1877).